какие вещества реагируют с азотной кислотой

Азотная кислота (HNO₃) — это сильная окислительная кислота, которая активно реагирует с рядом веществ. Реакции, в которых участвует азотная кислота, могут быть весьма разнообразными, в зависимости от условий (например, концентрации кислоты, температуры) и самой природы реагирующих веществ. Рассмотрим наиболее важные из них.

1. Металлы

Азотная кислота реагирует с различными металлами, образуя соли — нитраты, а также выделяя диоксид азота (NO₂), если кислота концентрированная. Окисление металлов происходит по следующему механизму:

• Щелочные и щелочноземельные металлы:
  Щелочные металлы, такие как натрий (Na), калий (K), а также щелочноземельные металлы (например, кальций (Ca)), реагируют с азотной кислотой, образуя соли и выделяя водород (H₂). Например, с натрием:

  $$2Na+2HN{O}_3\to 2NaN{O}_3+H_2$$

• Легкие и средние металлы (например, цинк, медь):
  Взаимодействие с азотной кислотой обычно ведет к образованию нитратов. При этом на основе концентрации кислоты могут образовываться различные оксиды азота. Например, с медью (Cu) в концентрации кислоты образуется медный (II) нитрат и выделяется оксид азота (NO):

  $$Cu+4HN{O}_3(конц.)\to Cu(N{O}_3{)}_2+2H_{2}O+2N{O}_2$$

• Драгоценные металлы (золото, платина):
  Эти металлы более инертны к действию азотной кислоты, но золото, например, может растворяться в смеси концентрированных азотной и соляной кислот (царская водка) с образованием комплексных солей:

  $$3Au+4HN{O}_3+8HCl\to 3AuC{l}_4+2NO+4H_{2}O$$

2. Щелочи и основания

Азотная кислота — сильная кислота, и она реагирует с щелочами, образуя соответствующие соли — нитраты. Например, с гидроксидом натрия (NaOH):

$$HN{O}_3+NaOH\to NaN{O}_3+H_{2}O$$

3. Органические вещества

Азотная кислота активно реагирует с органическими соединениями, особенно с углеродными цепями, содержащими водород. В результате этих реакций часто образуются нитросоединения (нитрование).

• Нитрование углеводородов:
  Это один из наиболее известных процессов, в ходе которого азотная кислота действует на углеводороды (например, бензол). В результате реакции образуются нитробензол и вода:

  $$C_6{H}_6+HN{O}_3\to C_6{H}_{5}N{O}_2+H_{2}O$$

• Нитрование спиртов и аминов:
  Спирты (например, этанол) или амины (например, анилин) также могут подвергаться нитрованию. В результате реакции с азотной кислотой органические соединения получают нитрогруппы. В случае с анинилом (C₆H₅NH₂):

  $$C_6{H}_{5}N{H}_2+HN{O}_3\to C_6{H}_{4}N{O}_{2}N{H}_2+H_{2}O$$

4. Галогены

Галогены, такие как хлор (Cl₂), бром (Br₂) и йод (I₂), взаимодействуют с азотной кислотой с образованием соответствующих галогенидов и кислорода. Например, при реакции с хлором:

$$C{l}_2+2HN{O}_3\to 2HCl+2N{O}_3+H_{2}O$$

5. Аммиак (NH₃)

Аммиак реагирует с азотной кислотой с образованием аммонийных солей — нитрата аммония (NH₄NO₃):

$$N{H}_3+HN{O}_3\to N{H}_{4}N{O}_3$$

Эта реакция очень важна в промышленности, особенно для производства удобрений.

6. Нитраты (реакции с нитратами)

Азотная кислота может вступать в реакции с некоторыми нитратами, например, с нитратами аммония или меди. В зависимости от условий реакции происходит обмен и образование новых продуктов.

7. Азотистая кислота (HNO₂)

При реакции азотной кислоты с редукторами (например, с водородом или с металлами, находящимися в низшей степени окисления) возможно образование азотистой кислоты (HNO₂):

$$2HN{O}_3+3H_2\to 2HN{O}_2+2H_{2}O$$

8. Биологические молекулы

Азотная кислота может реагировать с биологическими молекулами, такими как аминокислоты и белки, повреждая их структуры, и приводить к денатурации. Например, белки могут быть окислены, что нарушает их функциональные свойства.

Заключение

Азотная кислота активно вступает в реакции с множеством веществ, проявляя себя как сильный окислитель и кислотный реагент. Эти реакции могут приводить к образованию как простых солей, так и более сложных органических или неорганических соединений, включая нитросоединения и комплексные соли.